Kies-en-plaats robots in 60 seconden
A kies-en-plaats de robotis een geautomatiseerd systeem dat een object van de ene locatie ophaalt en op een andere plaatst volgens een geprogrammeerde of berekende volgorde. Simpel gezegd: het detecteert het item, bepaalt waar en hoe het moet worden gehanteerd, pakt het vast, verplaatst het en laat het los op de doelpositie.
Snelle definitie:Een pick{0}}and-place-robot verplaatst herhaaldelijk onderdelen, producten of pakketten tussen gedefinieerde locaties in productie-, verpakkings- en logistieke activiteiten.
De basisrobotachtige pick-and-placewerkstroom kan als volgt worden samengevat:
Detecteren → Plannen → Kiezen → Verplaatsen → Plaatsen → Verifiëren

Het systeem detecteert eerst het object en zijn positie en plant vervolgens de vereiste beweging. Het pakt het object, verplaatst het naar de bestemming, plaatst het en verifieert dat de bewerking is voltooid zoals verwacht voordat de volgende cyclus wordt gestart. Deze zelfde basisvolgorde komt voor bij taken variërend van het verplaatsen van componenten tussen productiestappen tot het laden van verpakte goederen of het sorteren van artikelen in een logistieke operatie.
Maar een echte pick{0}}and-place-oplossing is meer dan een robotarm. Het complete systeem combineert verschillende componenten die moeten samenwerken als één gecoördineerde automatiseringscel.
Als u van plan bent om-en-automatisering te kiezen, ga dan op onderzoek uitRBTIC kiest-en-robotseriesom configuraties en specificaties te bekijken.
Wat maakt een compleet keuze-en-plaatssysteem?
Een robot is slechts een onderdeel van een geheelkies-en-plaatssysteem. In de praktijk is eenrobotachtigkies En plaats celcombineert zes functionele lagen:robotbeweging, grijpen, detectie, controle, materiaalpresentatie en veiligheid/integratie.
Elke laag lost een ander probleem op. De robotarm moet de taak uitvoeren, de grijper moet het product betrouwbaar hanteren, sensoren moeten identificeren wat er gebeurt, de controller moet de beweging coördineren en de omringende apparatuur moet producten op een voorspelbare manier presenteren. Veiligheidssystemen, bewaking, interfaces en integratie zorgen er vervolgens voor dat deze componenten als één productiecel functioneren.
Dit onderscheid is van belang bij het specificeren van apparatuur:Robot ≠ robotcel.Een capabele robotarm kan nog steeds slechte resultaten opleveren als het product niet consistent kan worden vastgegrepen, onvoorspelbaar arriveert of niet kan worden gesynchroniseerd met de rest van de lijn.

Kies En Plaats Robotarm
Dekies-en-plaats robotarmbepaalt of het systeem fysiek de vereiste pick-and-place-posities kan bereiken, terwijl het de noodzakelijke lading draagt en de vereiste oriëntatie behoudt.
Vier basisspecificaties zijn van belang:bereik, laadvermogen, aantal assen en werkbereik. Ze zijn verwant, maar niet uitwisselbaar. Het bereik is de maximale uitbreiding van de robot onder gedefinieerde omstandigheden; het betekent niet dat elk punt binnen die straal even bruikbaar is. Het werkelijke werkbereik is afhankelijk van de verbindingslimieten, de montagepositie, het gereedschap, de omringende apparatuur en de vereiste oriëntaties op elk punt.
Laadvermogen betekent ook meer dan het gewicht van het product. Akies-en-plaats de robotarmmoet het product plus de grijper, bevestigingsmateriaal, sensoren, slangen, kabels en andere uiteinden-van-armuitrusting dragen. Een product van 2 kg met 4 kg gereedschap is dus geen toepassing met een laadvermogen van 2 kg. Het aantal assen beïnvloedt hoe vrij de robot het product kan oriënteren. Meer assen zorgen over het algemeen voor een grotere positioneringsflexibiliteit, vooral wanneer onderdelen moeten worden geroteerd of vanuit verschillende hoeken moeten worden benaderd.
Einde-van-armgereedschap
Depick-and-place-grijperis de fysieke interface tussen de robot en het product, en veel onbetrouwbare picking-toepassingen zijn eigenlijk grijpproblemen in plaats van robotproblemen. Het rechtrobotgrijperhangt af van hoe het product in contact kan worden gebracht, hoe consistent het oppervlak en de geometrie ervan zijn, hoe snel het moet worden gehanteerd en wat er gebeurt als de gripkwaliteit tijdens de productie verandert.
|
Grijper type |
Beste voor |
Belangrijkste beperking |
Typische voorbeelden |
|
Vacuüm |
Producten met toegankelijke oppervlakken die een betrouwbare afdichting kunnen vormen |
De prestaties nemen af bij poreuze, ruwe, lekkende, sterk gebogen of onstabiele oppervlakken |
Dozen, trays, plaatmateriaal, verpakte goederen |
|
Mechanisch |
Onderdelen met herhaalbare randen, vlakken of kenmerken die kunnen worden vastgeklemd |
Vereist voldoende toegang en kan gevoelige producten markeren, vervormen of beschadigen |
Bewerkte onderdelen, flessen, componenten, stijve verpakkingen |
|
Magnetisch |
Ferromagnetische producten waarmee vanaf een geschikt oppervlak contact kan worden gemaakt |
Beperkt tot compatibele metalen en vereist mogelijk restmagnetismebeheer |
Stalen plano's, platen, gestempelde componenten |
|
Zachte grip |
Gevoelige, onregelmatige of gemakkelijk vervormde producten |
Grijpkracht, snelheid, duurzaamheid en geometriebereik kunnen beperkter zijn |
Voedingsproducten, flexibele verpakkingen, delicate componenten |
Vacuümgrijpen illustreert waarom het matchen van toepassingen belangrijk is. Een zuignap lijkt misschien geschikt omdat een product een groot vlak oppervlak heeft, maar porositeit, oppervlakteruwheid, lekkagepaden, vormstabiliteit, vervuiling en productvervorming kunnen allemaal een betrouwbare vacuümafdichting in de weg staan. Een doos van poreus karton kan zich bijvoorbeeld heel anders gedragen dan een gesloten plastic bakje.
Mechanische grijpers bieden positief contact, maar zijn afhankelijk van toegankelijke grijpeigenschappen en de juiste klemkracht. Te weinig kracht veroorzaakt uitglijden; te veel kan het product verpletteren, markeren of vervormen. Magnetisch grijpen kan uiterst eenvoudig zijn voor geschikte stalen onderdelen, maar kan niet omgaan met non-ferromaterialen en kan procesproblemen met betrekking tot restmagnetisme veroorzaken. Zachte grijpers kunnen zich aanpassen aan onregelmatige of kwetsbare voorwerpen, maar moeten nog steeds worden gecontroleerd op cyclussnelheid, laadvermogen, slijtage en herhaalbaarheidsvereisten.
De juiste vraag is dus niet: "Welke grijper is het beste?" Maar"Welke grijpmethode blijft betrouwbaar bij de echte variatie in dit product?"
Visie en gevoel
A kiezen en plaatsen robotvisiesysteemvertelt de automatisering waar een object zich bevindt en, indien nodig, hoe het georiënteerd is. Andere sensoren kunnen het systeem vertellen wat er gebeurt als de robot fysiek met dat object interageert.
Bij eenvoudige toepassingen is2D-visiekan zichtbare kenmerken in het beeldvlak lokaliseren, waarbij doorgaans x-y positie- en rotatie-informatie wordt verstrekt. Dit is handig wanneer producten qua positie of oriëntatie variëren, maar hun relevante geometrie kan worden geïdentificeerd vanuit een camerabeeld.3D-visievoegt diepte- of hoogte-informatie toe. Het wordt handig wanneer het systeem verschillen in hoogte, oppervlaktevorm, stapeling of minder gestructureerde productpresentatie moet begrijpen.
Krachtdetectie lost een ander probleem op. Visie geeft vooral informatie over locatie en oriëntatie; kracht- of koppeldetectie geeft feedback over contact en interactie. Het kan het systeem helpen detecteren of een onderdeel correct is geplaatst, of de contactkracht binnen de limieten ligt en of de insteekweerstand is veranderd.
Niet elke toepassing heeft visie nodig. Onderdelen die in nauwkeurige, herhaalbare armaturen worden vastgehouden, hebben mogelijk al voldoende bekende posities zodat de robot vanuit vaste coördinaten kan werken.
Controller en bewegingsplanning
Derobotcontrollerzet doelposities en sensorinformatie om in gecoördineerde bewegingen tussen de pick- en place-punten.
Voor elke cyclus moet het systeem mogelijk de doelcoördinaten, de vereiste gereedschapsoriëntatie, het traject tussen punten en de toegestane snelheid en versnelling bepalen. Het pad moet ook de gezamenlijke limieten, omringende uitrusting en mogelijke botsingszones respecteren. Bij toepassingen met bewegende-lijnen kan bewegingsplanning bovendien het volgen van transportbanden omvatten, zodat de robot een product kan onderscheppen zonder de transportband te stoppen. Dit is de reden waarom de snelheid van brochures alleen een slechte voorspeller is van de werkelijke cyclustijd. Een robot kan in staat zijn tot zeer hoge pieksnelheden, maar de productiecyclus omvat versnelling, vertraging, oriëntatieveranderingen, naderings- en terugtrekkingsbewegingen, grijptijd, loslaattijd en alle ontwijkingsbewegingen die nodig zijn rond gereedschap of apparatuur.
Om die reden moet cyclus-tijdsimulatie het volledige pad evalueren, en niet alleen de maximale opgegeven snelheid van de robot.
Transportbanden, armaturen en stroomopwaartse apparatuur
De robot kan alleen kiezen wat het productiesysteem hem aanbiedt. In veel toepassingen bepalen transportbanden, armaturen, feeders, verenkelingsapparatuur, indexeringsmechanismen, buffers en stroomopwaartse bedieningselementen of de robot producten ontvangt in een vorm die hij consistent kan verwerken.
Houd rekening met de afstand tussen de transportbanden. Als producten arriveren met voorspelbare openingen en oriëntaties, kan de robot een herhaalbare reeks uitvoeren. Als deze gaten voortdurend veranderen, producten elkaar overlappen of de oriëntaties willekeurig zijn, moeten de controller en het vision-systeem een veel moeilijker probleem oplossen. Op een gegeven moment is de beperkende factor niet langer de robotsnelheid, maar de kwaliteit van de productpresentatie. Verenkeling scheidt producten zodat ze individueel kunnen worden geïdentificeerd en gepickt. Armaturen creëren bekende posities en oriëntaties. Indexering zorgt voor voorspelbare stop- of overstappunten. Buffering absorbeert korte-termijnverschillen tussen stroomopwaartse en stroomafwaartse processnelheden. Synchronisatie zorgt er vervolgens voor dat de robot, transportband, feeder en stroomafwaartse apparatuur producten uitwisselen zonder elkaar herhaaldelijk uit te hongeren of te blokkeren.
Een veel voorkomende integratiefout is eerst de robot kopen en later de productpresentatie ontwerpen. Een snelle robot compenseert niet voor een feeder die een onstabiele oriëntatie creëert, een transportband die ongecontroleerde accumulatie produceert, of een stroomopwaartse machine die producten in onvoorspelbare uitbarstingen vrijgeeft.
De echte ontwerpvraag is daarom niet eenvoudigweg: "Hoe snel kan de robot bewegen?" Het is: "Kan het complete systeem continu pickbare producten presenteren in de snelheid die de robot nodig heeft?"
Hoe de selectie-en-plaatscyclus feitelijk werkt
A kies-en-plaats de cyclusziet er van buiten eenvoudig uit, maar elke stap is afhankelijk van een ander niveau van productzekerheid, detectie, mechanische controle en synchronisatie.
Denk aan een flexibele zak die door een verpakkingslijn beweegt. De robot moet eerst weten waar het zakje zich bevindt, bepalen hoe deze is georiënteerd, een bruikbaar grijppunt kiezen, het vastzetten, het verplaatsen zonder de controle te verliezen en het uiteindelijk binnen de tolerantie plaatsen die vereist is voor het daaropvolgende proces.
|
Stap |
Titel van stap |
Kerntaak |
Opmerking |
|
Stap 1 |
Zoek het product |
Bepaal waar doelproducten verschijnen voor picking |
Vertrouw niet louter op de robotsnelheid; de voorspelbaarheid van de producttoevoer is het voornaamste knelpunt. |
|
Stap 2 |
Bereken oriëntatie en grippunt |
Converteer zichtdetectiegegevens naar een haalbare pick-pose |
Objectdetectie ≠ bruikbaar keuzepunt; systeem heeft mechanische-bewuste grip-puntberekening nodig. |
|
Stap 3 |
Kies |
De robot neemt een berekende houding aan, maakt contact met het werkstuk, activeert de grijper en verifieert de grip voor vertrek |
Grijperactivering staat niet gelijk aan een succesvolle keuze. De overdrachtsbeweging mag pas beginnen na een betrouwbare bevestiging van de grip. |
|
Stap 4 |
Verplaatsen en volgen |
Voer het overdrachtstraject uit, behandel dynamische bewegende doelen |
De volledige reële-wereldcyclus omvat detectielatentie, nadering, versnelling-vertraging, grijpen, volgen, oriëntatieverandering, opklaringsbewegingen, afwikkeling, loslaten en terugreizen. |
|
Stap 5 |
Plaatsen en verifiëren |
Lever het product in een downstream-aanvaardbare houding en richting, geef het onderdeel vrij, voer de verificatie uit |
De plaatsing eindigt pas na een succesvolle verificatie, niet bij het loslaten van de grijper. |
De volledigepick-and-place-cycluskan daarom gezien worden als:
Lokaliseren → Pose berekenen → Benaderen → Grijpen → Keuze bevestigen → Verplaatsen/volgen → Plaatsen → Verifiëren
Welk robottype moet u kiezen?
Er bestaat geen universeel beste robot voorkies-en-automatisering. De juiste architectuur hangt af van hoe de applicatie snelheid, payload, bereik, oriëntatie, footprint en flexibiliteit in evenwicht houdt. Een robot die is geoptimaliseerd voor extreem snelle verwerking van lichtgewicht producten kan een slechte keuze zijn voor een taak die complexe rotatie van onderdelen vereist. Op dezelfde manier heeft een toepassing met eenvoudige lineaire beweging mogelijk niet de flexibiliteit van een zes--assige arm nodig.
De nuttige vraag is daarom niet: "Welke robot is het beste?" Maar"Welke robotarchitectuur komt overeen met de beperkingen van deze keuze-en-plaatscyclus?"
Delta-robot
A delta pick-and-place-robotpast goed wanneer de picksnelheid belangrijker is dan het laadvermogen of de oriëntatieflexibiliteit. De lichtgewicht parallelle-armstructuur is ontworpen voor zeer snelle repetitieve bewegingen, meestal vanuit een positie boven een transportband. Dat maakt deltarobots bijzonder geschikt voor verpakking, voedselverwerking, sortering en andere toepassingen waarbij veel lichtgewicht producten met hoge snelheid moeten worden gedetecteerd en overgedragen.
Denk aan individueel verpakte producten die continu op een transportband aankomen. Een visionsysteem identificeert elk product, de tracking van transportbanden werkt de positie bij en de deltarobot brengt aanvaardbare items snel over in trays of pakketten zonder de lijn te stoppen. Dit is het soort taak waarbij de snelheid van de architectuur een echt voordeel kan opleveren.
SCARA-robot
A SCARA pick-and-place-robotheeft vaak de voorkeur wanneer de toepassing snelle, herhaalbare bewegingen in een compacte horizontale werkruimte vereist zonder de volledige oriëntatievrijheid van een robot met zes- assen. Het is met name effectief voor assemblage-, invoeg-, componentoverdracht- en machinelaadtaken- waarbij de meeste beweging plaatsvindt in het horizontale vlak met gecontroleerde verticale beweging op het pick- of plaatsingspunt.
Een assemblagecel voor kleine{0}}onderdelen kan bijvoorbeeld elektronische of mechanische componenten uit trays halen en deze op vaste locaties op een assemblage plaatsen. De robot kan zich snel tussen posities verplaatsen en neemt relatief weinig vloeroppervlak in beslag rondom het proces.
6-assige gelede robot
A 6-assige pick-and-place-robot, of gelede robot, is het nuttigst wanneer de toepassing aanzienlijke vrijheid vereist over zowel positie als oriëntatie. Dankzij zes onafhankelijk bestuurde assen kan de robot producten vanuit verschillende richtingen benaderen, deze tijdens de overdracht draaien, rond apparatuur reiken en ze in oriëntaties plaatsen die voor eenvoudigere architecturen moeilijk kunnen zijn. Het is daarom gebruikelijk bij machineonderhoud, gemengde handlingtaken, complexe assemblage en cellen waarbij één robot verschillende bewerkingen uitvoert.
De architectuur met zes- assen is het meest logisch als oriëntatie en flexibiliteit bij de aanpak echte procesvereisten zijn, en niet alleen maar wenselijke specificaties op papier.
Collaboratieve robot
A collaboratieve pick-and-place-robot, of cobot, kan zinvol zijn wanneer flexibiliteit, gemakkelijker herinzet, menselijke interactie of productie met een lager-volume/hoge-mix belangrijker zijn dan het bereiken van de hoogst mogelijke orderverzamelsnelheid.
Een fabrikant die frequente productvarianten produceert, kan bijvoorbeeld een cobot gebruiken om onderdelen tussen armaturen over te brengen of een operator te helpen bij repetitieve handelingen. De cel is wellicht eenvoudiger te herconfigureren dan een zeer geoptimaliseerd, snel-automatiseringssysteem, waardoor de architectuur aantrekkelijk wordt wanneer de productievereisten regelmatig veranderen.
Vergelijkingstabel robottypes
|
Robottype |
Snelheid |
Laadvermogen |
Bereik |
Oriëntatieflexibiliteit |
Voetafdruk |
Typische toepassing |
|
Delta |
Extreem snelle repetitieve picking |
Meest geschikt voor lichtere producten |
Geconcentreerd werkgebied onder de robot |
Beperkt tot gemiddeld, configuratie-afhankelijk |
Installatie boven het hoofd kan lijnruimte besparen |
Lichtgewicht voedselpakketten van een bewegende transportband in trays verzamelen |
|
SCARA |
Snelle vlakke beweging |
Algemeen geschikt voor kleine en middelgrote handlingtaken |
Compact horizontaal werkgebied |
Goed rond de verticale as, beperkt voor complexe 3D-oriëntatie |
Compact |
Kleine componenten uit trays halen voor montage of plaatsing |
|
6-assig geleed |
Snelle, maar complexe paden kunnen de effectieve cyclussnelheid verlagen |
Beschikbaar voor een zeer breed laadvermogenbereik |
Flexibel 3D-bereik rond de robot |
Uitstekend |
Kleine basis, maar vereist ruimte voor een groter 3D-werkbereik |
Een component kiezen, heroriënteren en vervolgens in een machineopspanning laden |
|
Samenwerkend |
Meestal geselecteerd vanwege flexibiliteit in plaats van maximale doorvoer |
Meestal licht tot middelmatig, model-afhankelijk |
Flexibel gearticuleerd bereik |
Hoog |
Vaak compact en eenvoudig opnieuw te implementeren |
Overdracht van onderdelen met een hoge-mix in een werkruimte die wordt gedeeld met operators |
Drie afwegingen-zijn meestal het belangrijkst.
Eerst,snelheid en flexibiliteit trekken het ontwerp in verschillende richtingen. Een deltarobot kan uitblinken in duizenden zeer repetitieve bewegingen, terwijl een robot met zes- assen wat eenvoud opoffert om een veel grotere vrijheid te krijgen op het gebied van nadering en oriëntatie. Betalen voor flexibiliteit die de applicatie nooit gebruikt, verbetert zelden de cel.
Seconde,werkbereik is belangrijker dan het nominale bereik. Een robot kan technisch gezien twee vereiste punten bereiken, maar is nog steeds niet in staat daartussen te bewegen met de vereiste gereedschapsoriëntatie of zonder de transportbanden, afschermingen, armaturen of andere machines te hinderen.
Ten derde moet de robotselectie gebaseerd zijn op devolledige cyclus in plaats van het robotspecificatieblad. Productpresentatie, grijptijd, detectie, traject, tracking van transportbanden, plaatsingstolerantie, verificatie en stroomafwaartse synchronisatie kunnen allemaal de werkelijke doorvoer bepalen.
De beste architectuur is daarom degene die de vereiste cyclus met voldoende marge uitvoert-zonder snelheid, bereik, articulatie of complexiteit toe te voegen die het proces niet nodig heeft.
Conclusie: het kiezen van de juiste keuze-en-Plaats Robot begint met de toepassing
A kies-en-plaats de robotkan een eenvoudige taak uitvoeren-het verplaatsen van een object van de ene locatie naar de andere-maar een betrouwbaar pick{2}}en-plaatssysteem is van veel meer afhankelijk dan alleen de robotarm zelf. Grijpen, waarnemen, productpresentatie, bewegingsplanning, veiligheid en integratie hebben allemaal invloed op de vraag of de volledige cel de vereiste cyclus consistent kan bereiken. Robotselectie moet daarom beginnen bij de toepassing en niet bij een bepaald robotmodel. Definieer het productgewicht en de geometrie, het vereiste bereik en de vereiste oriëntatie, de beoogde cyclustijd, plaatsingstolerantie, productpresentatie, grijpmethode en detectievereisten voordat u robotarchitecturen vergelijkt.
Delta-robots zijn vaak een goede keuze voor de zeer snelle verwerking van lichtgewicht producten, terwijl SCARA-robots geschikt zijn voor compacte, vlakke assemblage- en overdrachtstaken. Cartesiaanse robots kunnen een efficiënte dekking bieden over grote rechthoekige werkgebieden, en robots met zes- assen bieden meer vrijheid wanneer complexe positionering en oriëntatie vereist zijn. Collaboratieve robots kunnen geschikt zijn wanneer flexibiliteit, herschikking of interactie met mensen belangrijker is dan maximale doorvoer.
De uiteindelijke beslissing moet gebaseerd zijn op de prestaties van de volledige pick-en-place-cyclus-en niet op afzonderlijke lading, bereik of maximale robotsnelheid. Een goed-bijpassend systeem is een systeem dat herhaaldelijk het echte product kan kiezen, verplaatsen, plaatsen en verifiëren onder feitelijke productieomstandigheden met voldoende prestatiemarge.

Klaar om robot pick-and-place te implementeren?
Of u nu uw end-of-line-automatisering upgradet of op zoek bent naar een betrouwbare leverancier van pick-and-place-robots, neem contact op met RBTIC voor gratis op maat gemaakte pick-and-place-oplossingen en lay-outontwerpen, of om een rondleiding door de fabriek te boeken.
